Que é un díodo de vacío

Que é un diodo de vacío ?

Definición de diodo de vacío

O diodo de vacío é un tipo de dispositivo electrónico que controla o fluxo de corrente eléctrica nun alto vacío entre dous electrodos: un cátodo e un ánodo. O cátodo é un cilindro metálico recuberto con un material que emite electróns cando se aquece, mentres que o ánodo é un cilindro metálico oco que recoita os electróns do cátodo. O símbolo do diodo de vacío amóstrase a continuación.

O diodo de vacío foi inventado por Sir John Ambrose Fleming en 1904 e tamén era coñecido como válvula de Fleming ou válvula termoiónica. Foi a primeira válvula de vacío e o precursor de outros dispositivos de válvulas de vacío, como triodos, tetrodos e pentodos, que foron amplamente utilizados na electrónica durante a primeira metade do século XX. Os diodos de vacío foron esenciais para o desenvolvemento da radio, televisión, radar, gravación e reproducción de son, redes telefónicas de longa distancia, e ordenadores analóxicos e dixitais iniciais.

Principio de funcionamento

O diodo de vacío funciona segundo o principio da emissión termoiónica, onde os electróns son emitidos dunha superficie metálica aquecida. Cando o cátodo está aquecido, os electróns escapan ao vacío. Unha tensión positiva no ánodo atrai estes electróns, permitindo que a corrente flua do cátodo ao ánodo en unha única dirección.

No entanto, se a tensión positiva aplicada ao ánodo non é suficientemente alta, o ánodo non pode atrair todos os electróns emitidos polo cátodo debido ao filamento quente. Como resultado, algúns electróns acumúlanse no espazo entre o cátodo e o ánodo, formando unha nube de carga negativa chamada carga espacial. A carga espacial actúa como unha barreira que impide a emisión adicional de electróns do cátodo e reduce o fluxo de corrente no circuito.

Se a tensión aplicada entre o ánodo e o cátodo aumenta gradualmente, máis e máis electróns de carga espacial son atraídos ao ánodo e crean espazo libre para novos electróns emitidos. Así, con o aumento da tensión entre o ánodo e o cátodo, podemos aumentar a taxa de emissión de electróns e, polo tanto, o fluxo de corrente no circuito.

En algún momento, cando toda a carga espacial é neutralizada pola tensión do ánodo, non hai máis obstrución para a emisión de electróns do cátodo. Entón, un raio de electróns comeza a fluir libremente do cátodo ao ánodo a través do espazo. Como resultado, a corrente fluye do ánodo ao cátodo no seu valor máximo, que depende só da temperatura do cátodo. Isto chámase corrente de saturación.

Por outro lado, se o ánodo é feito negativo respecto ao cátodo, non hai emisión de electróns dende el, xa que está frío, non quente. Agora, os electróns emitidos polo cátodo aquecido non chegan ao ánodo debido á repulsión do ánodo negativo. Acumularase unha forte carga espacial entre o ánodo e o cátodo. Debido a esta carga espacial, todos os electróns emitidos adicionais son rexeitados de volta ao cátodo, e polo tanto, non se produce emisión. Polo tanto, non flue corrente no circuito. Así, os diodos de vacío permiten que a corrente flua só en unha dirección: do cátodo ao ánodo.

Cando non se aplica tensión ao ánodo, idealmente, non debe haber corrente. No entanto, debido a fluctuacións estatísticas na velocidade dos electróns, algunhas partículas aínda chegan ao ánodo. Esta pequena corrente coñécese como corrente de salpicadura.

Características V-I

As características V-I dun diodo de vacío mostran a relación entre a tensión aplicada entre o ánodo e o cátodo (V) e a corrente que fluye a través do circuito (I). As características V-I dun diodo de vacío amóstranse a continuación.

O tamaño da carga espacial depende de cantos electróns emite o cátodo, o cal está influenciado pola temperatura e a función de traballo do cátodo. A función de traballo é a enerxía mínima necesaria para eliminar un electrón dun metal. Os metais con funcións de traballo menores necesitan menos calor para emitir electróns, facendo-os máis eficientes para este propósito.

Esta rexión das características chámase rexión de saturación, como se mostra na figura. A corrente de saturación é independente da tensión do ánodo e depende só da temperatura do cátodo.

Cando non se aplica tensión ao ánodo, non debe haber corrente no circuito, pero na realidade, hai unha pequena corrente debido a fluctuacións estatísticas na velocidade de algunhas partículas. Algunhas partículas teñen suficiente enerxía para chegar ao ánodo incluso cando non hai tensión no ánodo. A pequena corrente causada por este fenómeno coñécese como corrente de salpicadura.

Tipos de diodos de vacío

• Diodo rectificador

• Diodo detector

• Diodo Zener

• Diodo varactor

• Diodo Schottky

Aplicacións de diodos de vacío

• Aplicacións de alta potencia

• Aplicacións de alta frecuencia

• Aplicacións de alta temperatura

• Aplicacións de audio

Conclusión

O diodo de vacío é un tipo de dispositivo electrónico que controla o fluxo de corrente eléctrica nun alto vacío entre dous electrodos: un cátodo e un ánodo. O cátodo emite electróns cando está aquecido por un filamento ou un calentador indirecto, mentres que o ánodo recoita os electróns do cátodo. O diodo de vacío funciona segundo o principio da emissión termoiónica e permite que a corrente fluya só en unha dirección: do cátodo ao ánodo.

Os diodos de vacío foron inventados por Sir John Ambrose Fleming en 1904 e foron amplamente utilizados na electrónica durante a primeira metade do século XX. Foron esenciais para o desenvolvemento da radio, televisión, radar, gravación e reproducción de son, redes telefónicas de longa distancia, e ordenadores analóxicos e dixitais iniciais. Os diodos de vacío foron substituídos por diodos semiconductores en moitas aplicacións, debido ao seu menor tamaño, menor consumo de enerxía, maior fiabilidade e menor custo. No entanto, os diodos de vacío aínda se utilizan en algúns ámbitos nos que teñen vantaxes sobre os dispositivos de estado sólido, como as aplicacións de alta potencia, alta frecuencia, alta temperatura e audio.

Os diodos de vacío poden clasificarse segundo diferentes criterios, como o rango de frecuencia, a potencia nominal, o tipo de cátodo/filamento, a aplicación, parámetros especializados e funcións especializadas. Algúns exemplos de tipos de diodos de vacío son diodos rectificadores, diodos detectores, diodos Zener, diodos varactor e diodos Schottky.

O diodo de vacío é un dispositivo simple pero importante que xogou un papel significativo na historia e no desenvolvemento da electrónica. Aínda é relevante hoxe para algunhas aplicacións que requiren as súas características e rendemento únicos. O diodo de vacío é un testemuño da ingeniosidade e innovación dos enxeñeiros e científicos electrónicos que exploraron as posibilidades e potenciais das válvulas de vacío.